Для ступенчатого бруса нагруженного силами P1
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Для ступенчатого бруса, нагруженного силами P1, P2 и P3, направленными вдоль его оси, имеющего заданные длины участков a, b, c и площади их поперечных сечений A1 и A2, требуется:
1) построить эпюры продольных сил N, напряжений σ и продольных перемещений ∆;
2) проверить, выполняется ли условие прочности.
Модуль упругости материала (стали) E = 2⋅105 МПа, расчётное сопротивление R = 160 МПа.
Числовые данные к задаче:
P1=50 кН, P2=85 кН, P3=110 кН, a=0,3 м, b=0,4 м, c=0,3 м, A1=6 см2, A2=10 см2
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Построение эпюры N.
На брус действуют три внешние силы, следовательно, продольная сила по его длине будет изменяться. Разбиваем брус на участки, в пределах которых продольная сила будет постоянной. В данном случае границами участков являются сечения, в которых приложены силы или меняется площадь поперечного сечения. Обозначим сечения буквами А, В, С, D, начиная со свободного конца, в данном случае правого.
Для определения продольной силы на каждом участке рассматриваем произвольное поперечное сечение. Чтобы не определять предварительно реакцию в заделке D, начинаем расчёты со свободного конца бруса А.
Участок АВ, сечение 1-1.
NAB=P1=50 кН.
Участок ВС, сечение 2-2.
NBC=P1-P2=50-85=-35 кН.
Участок CD, сечение 3-3.
NCD=P1-P2-P3=50-85-110=-145 кН.
По найденным значениям N в выбранном масштабе строим эпюру, учитывая, что в пределах каждого участка продольная сила постоянна.
2
. Построение эпюры напряжений σ.
Вычисляем напряжения в поперечном сечении для каждого участка бруса:
σAB=NABAAB=50·10310·10-4=50 МПа
σBC=NBCABC=-35·1036·10-4=-58,33 МПа
σCD=NCDACD=-145·1036·10-4=-241,67 МПа
3. Построение эпюры продольных перемещений.
Для построения эпюры перемещений вычисляем абсолютные удлинения отдельных участков бруса, используя формулу
Δl=NlEA
ΔlAB=NABlABEAAB=50·103·0,32·1011·10·10-4=7,5·10-5 м=0,075 мм;
ΔlBC=NBClBCEABC=-35·103·0,42·1011·6·10-4=-1,17·10-4 м=-0,117 мм;
ΔlCD=NCDlCDEACD=-145·103·0,32·1011·6·10-4=-3,63·10-4 м=-0,363 мм.
Определяем перемещения сечений, начиная с неподвижного закреплённого конца